飞利浦1.5T磁共振水冷机系统使用和维护体会

方晓燕 安徽省六安市第二人民医院医学装备部 （安徽 六安 237008）

内容提要： 飞利浦1.5T磁共振配置的水冷机系统是其最关键的附属装置之一，水冷机系统类似于传统空调的工作方式，通过产生冷冻水流，以建立制冷剂的循环，包括对梯度线圈进行制冷，以及对液氦压缩机进行制冷。保证水冷机设备的正常运行，对磁共振诊疗技术工作至关重要。针对水冷机系统发生的问题及时调查原因、分析并解决，以便于在医院的维护保养过程中制定更有效的预防性检查和维护流程。

磁共振系统作为一项先进的医学影像学检查手段，能给医生提供重要的诊断信息，同时也给医院带来较好的社会效益与经济效益。由于磁共振属于高精设备，其结构组成多，系统庞大精密，影响设备安全运行的因素也有很多，水冷系统即为其中的重要因素之一。当前医院使用的磁共振系统其超导磁体制冷剂均为液氦，液氦价格昂贵且损耗和稳定性主要受到达氦容器的热量影响。为确保实现核磁共振的超导能力，同时最大可能地减少液氦的挥发，需要一套可靠稳定的冷却系统24h不停运转[1,2]。为了达到以上目的，日常必须做好对水冷系统的保养和维护工作。2013年5月，本院采购一台飞利浦Achieva1.5T核磁共振，在运行9年期间，水冷机系统的故障率较高，下面结合水冷系统出现的故障对其原理、故障维修以及日常维护进行分析，以期为以后的工作提供有价值的参考。

1.飞利浦1.5T核磁设备概况

飞利浦公司推出的新一代Achieva1.5T高磁场高分辨率磁共振机，在2012年前后是临床上较为先进的磁共振设备。设备属于无痛无创伤性的检查。其重建速度可以达到1300帧/s，实现了真正意义上的实时成像，从而能更好地区分人体正常组织与病变组织，显示病变特征，提高了诊断的准精性。实时最大强度投影、多平面重组和三维表面重建，多种功能组合对人体各个部位进行多序列的扫描检查时可显示任意方位的图像，不仅能显示人体的病理解剖学改变，还能一定程度上反映出生理生化的异常。可以轴位、矢状位、冠状位及任意角度平面直接成像，对软组织成像分辨率更高，也可在不使用对比剂的情况下显示血管、胰胆管、输尿管等组织器官，特别是对脑、脊髓、骨关节软组织和体部脏器的检查有独到之处，优势明显。磁共振系统满足不断发展影像中心的需要，提供了最新版的自动化软件，增加了新的模块化工作空间环境，提高了操作的有效性和工作流程。这款设备有多种节能模式，可以明显降低能量消耗，达到50%的节能[3]。

2.建立磁场

MRI的磁场是在超导环境中建立，电流通过线圈而形成强大的磁场。在实验条件下，磁场一经建立，如果一直维持线圈的超低温工作环境，强磁场就会永久存在。超导线圈主要是由钛、铌与铜等金属组成的多丝复合线组成，其工作温度为-268.8 C。为了能稳定运行，还需要设置超导环境，使线圈置于最高温度的-268.8 C以下。超导环境的建立过程：首先把核磁磁体的绝热层抽出真空，然后进行磁体冷却，将核磁线圈腔内温度减少至最接近的-268.8 C，然后在磁体线圈腔中加满液氦，将线圈放置于在液氦中进行冷却[4]。

通常核磁采用抽真空及多空间结构等条件隔断热量传递，但非理想状态下还是有热量进入，致使靠液氦挥发来降低温度，从而使核磁线圈在液氦中得到超导工作的理想条件。为了降低液氦的损耗，维持-268.8 C的工作环境，MRI增加了冷却系统，用来降低温度，减少液氦的挥发[5]。

3.水冷机系统结构及工作原理

磁共振冷却系统主要包括：水冷机系统、氦压缩机和冷头。通过水冷却系统三部分的互相配合，持续工作，就能够不间断地为磁共振供给冷却液，以实现降低缩减液氦挥发的目的[6-8]。由于水冷机设备是磁共振最重要的外围设备，它的正常工作与否将直接影响着核磁共振的顺利工作。氦压缩机是低温泵系统或其他制冷单元的核心驱动单元，其目的是对冷头进行冷却，保障冷头的正常运转。因氦压缩机需24h持续工作，用于带走冷头产生的热量，其温度也将持续升高，需要水冷系统循环带走氦压缩机的热量，以保障各部分工作持续运转。

3.1 水冷机系统制冷作用主要构成

水冷机系统制冷作用主要靠压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀这四个主要设备和油分离器、干燥过滤器、回热器和贮液器四个辅助设备来完成，其主要设备作用分别如下：①压缩机：压缩机的不断工作，使制冷剂高低压切换进而降低温度；②蒸发器：在压缩机的作用下，制冷剂进入蒸发器蒸发吸收水热量，从而使水循环温度降低，此时液态制冷剂转变成气态；③冷凝器：气态的制冷剂经过压缩机加压后进入冷凝器，通过风机管道进行降温，使热量扩散到空气中，然后又变成液态的制冷剂；④膨胀阀：经过冷凝器液化后的液态制冷剂温度较高，进入膨胀阀后变成较低温度的制冷剂，又进入蒸发器进行工作，如此循环，形成一个环路。

3.2 水冷机系统类工作原理

水冷机系统类似于空调的工作原理，先生成冷冻液，进一步形成水冷循环系统，包括对梯度线圈、液氦压缩机进行冷却。其中，氦压缩机工作的热量，被水冷机系统带走，这也就要求水冷机系统24h持续运行。因此其对于机组的稳定、可靠性的要求更高。为保障核磁共振工作的平稳运行，水冷机系统需具备以下几个方面品质[9,10]：①具备两套相互独立制冷系统，交替工作，保障其中一套系统出现故障不影响机器整体运行；②具有工业标准的设计，低故障、噪音低、震动小、适合24h不间断运行；③室外机组要求电路部分能防水；④冷凝器牢固不易损坏、易清理；⑤风扇高效、轴承耐用等。

4.水循环冷却系统结构及工作原理

水循环冷却系统主要由水泵、水箱、冷却管、温度表、压力表及过滤装置构成，其作用如下：①水泵：用于对冷却水进行加压，从而确保水能在密闭的管路里正常循环；②水箱：储存冷却用水，既需要定期更换水以防止水垢生成，又需要在缺水时及时补水；③冷却管：主要用于输出氦压缩机产生的热量；④温度表：测定并显示出水和回水的温度；⑤压力表：测定并显示冷却水出水口的压力；⑥过滤装置：过滤冷却水的杂质，减少水垢产生。

5.故障实例分析及维修

本院飞利浦1.5T磁共振系统，包含两套艾美康水冷机系统，艾美康属于当时国内占有率比较高的国产水冷系统品牌，两套机组一用一备。自2013年投入使用以来，前两年正常运行。因磁共振系统设备安放位置的限制（地处负一楼），使用频率、使用年限等问题，其中水冷机系统陆续出现过一些故障，近两年频发，总结如下。

5.1 故障一

故障描述：水冷主机面板高温报警，核磁液氦压力上升，核磁报警无法使用。

故障分析：水冷系统高温报警，考虑是工作时产生温度无法及时排除造成温度升高，常规故障为散热风扇损坏，过滤网堵塞等原因造成。

本院磁共振室位置在负一楼，室外机组虽处于一楼，但位于绿化带围栏里，当夏季暴雨来临，草坪泥污溅入机组；院区绿植较多，在每年清明前后，柳絮、杨絮蓄积在机组；当有大风沙天气，尘土和风沙随着大风会聚集在机组周围，常常造成室外机组过滤网堵塞无法进行散热而报警停机。

故障处理：检查是室外机组过滤网堵塞引起，清洗滤网后开机设备恢复。

5.2 故障二

故障描述：磁共振开机正常，运行一段时间，设备出现报高温提醒，等待一段时间后，继续扫描，扫描几例患者后，宕机无法扫描。

故障分析：MRI出现高温提醒，考虑水冷系统出现故障，现场查看水冷机组，报警压力过低，判断为缺少制冷剂，现设备运行9年，制冷剂损耗造成制冷效果不足也属正常现象。

水冷机系统自2013年使用至今，已经整整9年。按照一套完全能带动整个设备的系统运行的状态，机组最长使用寿命不能超过7～8年，但因考虑到本院新大楼即将搬迁，会整体更换水冷机机组，所以一直都是在维持使用中，即两套机组不能真正意义上的一用一备，特别当时是高温极端天气，两套要同时工作才能保证正常运行。

处理方法：按照制冷剂型号补充制冷剂，启动后运行一段时间后报警再次出现，怀疑有管道泄露情况，用海绵沾肥皂泡沫顺着管路进行仔细涂抹，一遍过后，检出一个小沙眼，双面焊接漏点并进行检测，确认正常后，加入制冷剂，调整压力，试开机，风机、压缩机均启动且工作声音正常[11,12]。故障排除，设备正常工作。

5.3 故障三

故障描述：液氦压缩机冷水机E04报警，核磁无法扫描。

故障分析：E04报警即机组出现热保护，考虑是室外机组故障。

故障处理：查看室外机组，过滤网及冷凝器翅片干净，无堵塞现象。但冷水机温度显示过高，打开室外机组外壳，能明显感受到超高温度，当即用自来水水枪对翅片进行冲洗降温，一般情况下，当冲洗后温度降到正常情况下冷水机会启动，但此时能听到机组通电嗡嗡声，风扇却不转动，考虑是风扇故障。测量电压，正常。怀疑风扇损坏，拨动扇叶后风扇旋转，判断为启动电容损坏。拆机检查，发现启动电容已经爆裂，更换电容后，启动正常。室外机组运行一段时间后，温度恢复正常。

6.预防性维护、防患于未然

本院1.5T飞利浦核磁共振已使用9年，其水冷系统性能已大大降低，如果仅靠发生故障再进行维修，会大大增加设备停机时间，一方面会造成资源的浪费，另一方面也会影响患者使用。为提高MRI设备的经济效益，确保核磁共振工作正常运行，进一步减少医患矛盾，本院制定了严格的水冷系统日常操作规程和预防性维护计划。

6.1 规范并有效执行日常操作规程

核磁共振工作人员每天开机、运行以及关机后，对水冷机室内、室外机组进行巡视，记录日常数据，发现数据异常或机器报警时，立即上报医学装备部，维修工程师第一时间赶到现场检查维修。其次，监测环境温度湿度，在设备间内配备温湿度计，以便及时观察温湿度变化，同时观察空调状态是否良好。保障供电稳定，如遇停电来电后，等供电稳定后，再重新开机。另外，有必要安装断电报警系统，这样一旦停电就能及时通知维修人员，有效避免因短时停电造成水冷系统无法自行启动。

6.2 针对性定期维护

目前很多医院医学工程科基本制定的是每3个月的巡视、巡检。鉴于本院水冷机组的超期服役，为了将隐患更精确的排查，本院医学装备科在机组运行7年时制定每2月一次，每年4月～9月每月一次的巡视计划。这些工作的开展，在设备使用7年后因室外机组堵塞引发的设备停机，基本没有发生过。基于上述经验，建议其他医院在磁共振水冷机系统采购时，购买两套水冷系统一用一备使用，防止一台机器损坏造成整个系统瘫痪，从而引起更大的经济损失，在日常使用时，早期重视起对室外机组的清洁，避免该设备因停机造成损失。本科室实施维护如下：

对水冷机以及其室外的机组进行巡查，保证水冷室外机和周围环境无杂物，冲洗机组，保证冷水机的散热风扇运行，降低冷水机故障频率。尤其是多风或杨柳絮飘扬的季节，至少每周清洗一次，保障夏天等极端高温天气的正常运行。

定期清洗水循环过滤装置，各个地区自来水水质不同，长期使用难免会有水垢、管道腐蚀等情况，这些杂质长年累积会造成过滤器堵塞，造成水流量降低，影响水循环从而导致制冷效果不佳。经常观察记录各压力表和水冷系统操作面板上的数据，确保员工了解设备正常运行过程中各种数据的正常值，以保障设备出现故障时能做出正确的判断。定期检查循环系统的水压力是不是正常，如不正常，需及时补充，如超过，需及时释放。

重视管道滴漏跑冒问题并定期检查。在装机前，核磁共振系统装机前水循环管道内可能会有部分空气，在使用过程中会逐渐排除，如存在滴漏跑冒情况就会使管道内水压下降，可能会造成水泵工作异常。另外，水冷系统管道多接头也多，使用年限过久管道老旧难免会松动造成渗水，这就需要经常检查并及时更换部件。

添加压缩机规定型号的制冷剂，定期清洗冷凝器过滤器，防止堵塞。

检查电路板及传感器锈蚀问题，水冷循环系统本身就处于潮湿的工作环境，尤其是遇到雨雪天气，阴冷潮湿的环境极易使电路板和传感器生锈，从而造成不灵敏或短路故障影响设备正常运行，因此需定期巡查，做好防锈处理。

6.3 预防性维护

对维保厂家进行更严格的维保要求，制定预防性维护计划，开展每年至少4次的预防性维护，其制冷部分（冷头，氦压缩机，高低压氦气管，吸附器，室外水冷机组）重点维护保养，保证其开机率达到95%以上，同时维修工程师在检修工作中规范操作，对同一频发故障重点对待，彻底解决各项顽疾，保障机器的完全运行。

预防性维护是保障医疗设备良好运行、保障医院工作正常开展的重要技术手段，与应急维修不同，预防性维护是在机器可以正常运行同时进行的，用较小的成本可以节约大量的维修费用，经过上述规则制度的运行，本院的水冷系统故障大大的降低，最终保证了核磁共振的开机运行时间，为医院发展做出了较大的贡献。

7.小结

磁共振配置的水冷机系统是其最关键的附属装置之一，在磁共振正常运行过程中水冷机系统起着至关重要的作用，一旦水冷机系统中任何一部分发生故障设备必然停机，由此造成的连锁反应势必会影响医院相关科室工作的正常运转。因此，了解水冷机系统的结构和工作方法，对发生的各种故障进行原因和现象分析、解决问题，从问题和故障中总结经验，制定可行有效的技术措施至关重要，既能提升维护维保质量，又能为设备的安全、可靠、稳定运行提供强有力的保障。